Международная научная группа с участием ученых из Сеченовского Университета совместно с коллегами из Ирана разработала универсальный подход, позволяющий создать оптимальный тканевой биоэквивалент с помощью трехмерной биопечати. В отличии от классической биопечати клетками, которая широко изучается во всем мире, ученые в качестве ключевого компонента биочернил использовали сфероиды. Это шарообразные структуры, в которых клетки тесно связаны друг с другом за счет белков внеклеточного матрикса, обмениваются различными сигнальными молекулами и развиваются, как в естественной ткани. Ученые впервые оценили, как белковый состав и структурные параметры сфероидов, могут повлиять на механизмы формирования ткани после биопечати.
Международный проект по теме «Роль строения и механических свойств сфероидов в процессах формирования ткани при биопечати» ведется научным коллективом Сеченовского Университета под руководством директора Научно-технологического парка биомедицины Сеченовского Университета, д.х.н. Петра Сергеевича Тимашева совместно с научно-исследовательскими группами Института Роян (Тегеран, Иран) под руководством профессора Массуда Восуха при поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации в рамках соглашения №075-15-2022-1241.
В исследовании были использованы мезенхимные и эпителиальные клетки человека, являющиеся основными структурными элементами тканей. Задействованные в работе мультипотентные мезенхимные стромальные клетки (МСК) сейчас достаточно активно применяют за счет выраженных прорегенеративных и иммуномодулирующих свойств, легкой доступности для персонализированного лечения.
Созревание напечатанного сфероидами биоэквивалента может происходить за счет слияния сфероидов или путем миграции клеток из сфероидов и сопровождаться формированием капилляроподобных отростков – аналогов сосудов. Выбор клетками того или иного способа формирования ткани зависит от их механических характеристик, например жесткости и эластичности, а также от параметров биопечати, например концентрации сфероидов и характеристик гидрогеля, в котором они находятся. «Довольно сложно повлиять на биомеханику сфероидов, так как она в основном зависит от типа клеток, от того какие белки они выделяют во внеклеточное пространство. Но мы можем подобрать остальные параметры биопечати, учитывая механические свойства клеточного компонента, и в итоге получить то, что нам нужно», – рассказывают участники проекта. Например, если необходимо получить ткань с большим количеством сосудов, то предпочтительнее, чтобы конструкты созревали именно путем миграции клеток.
Благодаря широкой методологической базе ученые в период реализации проекта впервые смогли изучить локальные и объемные механические характеристики сфероидов из мезенхимных и эпителиальных клеток человека, а также установить влияние биомеханики на способ созревания тканевых биоэквивалентов.
Авторы уверены, что результат их исследования в будущем поможет подобрать оптимальные параметры биопечати для получения тканевого биоэквивалента из конкретного типа клеток и будет использоваться при персонализированном лечении.
В декабре участники проекта обсудили результаты и поделились новыми разработками в области тканевой инженерии и клеточной терапии на международном симпозиуме по регенеративной медицине: хронические и дегенеративные заболевания (Regenerative Medicine International Symposium; Chronic and Degenerative Diseases), проведенным Институтом Роян 06.12.2022г в Тегеране.
